本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理系統(tǒng)的混合裝置。

背景技術(shù)：

在例如發(fā)電廠中使用的固定式內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程中，以及在例如船上使用的非固定式內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程中產(chǎn)生氮氧化物，其中，這些氮氧化物通常在化石燃料例如煤、坑煤、褐煤、礦物油或重質(zhì)燃料油的燃燒期間產(chǎn)生。為此，將廢氣后處理系統(tǒng)配備給這樣的內(nèi)燃機(jī)，特別用于離開內(nèi)燃機(jī)的廢氣的脫氮。為了還原廢氣中的氮氧化物，在實(shí)踐中已知的廢氣后處理系統(tǒng)中主要使用所謂的scr催化轉(zhuǎn)化器。在scr催化轉(zhuǎn)化器中發(fā)生氮氧化物的選擇性催化還原，其中，為了還原氮氧化物，需要氨(nh3)作為還原劑。為了該目的，將氨或氨前體物質(zhì)，例如尿素，以液體形式在scr催化轉(zhuǎn)化器上游引入廢氣中，重要的是氨或氨前體物質(zhì)與廢氣在scr催化轉(zhuǎn)化器的上游充分混合。為此，根據(jù)實(shí)踐，在氨或氨前體物質(zhì)的引入與scr催化轉(zhuǎn)化器之間需要相對(duì)長的混合回路。因此，需要一種用于廢氣后處理系統(tǒng)的混合裝置，借助于該混合裝置，液體可被有效地引入廢氣流中并與廢氣流混合，即甚至特別是當(dāng)僅有相對(duì)短的混合回路可用的時(shí)候。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此出發(fā)，本發(fā)明所基于的目的是創(chuàng)造一種用于內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理系統(tǒng)的新型混合裝置。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理系統(tǒng)的混合裝置來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)設(shè)備定位在管道中，該管道包括處于限定角度的板狀元件，其中，在該或每個(gè)設(shè)備的區(qū)域中的廢氣首先沖擊板狀元件的連接區(qū)域，然后可以經(jīng)由該板狀元件傳導(dǎo)，板狀元件從連接區(qū)域開始在廢氣的流動(dòng)方向上分叉。本發(fā)明使得液體與廢氣流特別有效的混合成為可能。廢氣流沖擊相應(yīng)設(shè)備的板狀元件的連接區(qū)域，由此引起湍流的廢氣流以及被引入廢氣流中的液體射流，該液體射流可有效地與廢氣混合。

根據(jù)有利的進(jìn)一步的改進(jìn)方案，在該或每個(gè)設(shè)備的區(qū)域中，相應(yīng)的板狀元件被緊固在共同的支撐軸線中或經(jīng)由共同的支撐軸線緊固，其中，相應(yīng)的設(shè)備經(jīng)由相應(yīng)的支撐軸線緊固至管道的壁，其中，支撐軸線設(shè)計(jì)成使得其用于引導(dǎo)液體，并且其中，支撐軸線配備有計(jì)量設(shè)備，經(jīng)由其，在板狀元件的連接區(qū)域的下游，可將液體引入至廢氣中。通過這種方式，可以將液體特別有效地引入廢氣流中并與其混合。

根據(jù)有利的進(jìn)一步改進(jìn)方案，相應(yīng)的板狀元件在該或每個(gè)設(shè)備的區(qū)域中包夾40°與160°之間的角度，優(yōu)選在60°與120°之間，最優(yōu)選在70°與110°之間。相應(yīng)的設(shè)備的板狀元件的相對(duì)位置允許帶有廢氣流的液體的特別有利的混合。

根據(jù)另一有利的進(jìn)一步的改進(jìn)方案，混合裝置包括多個(gè)設(shè)備，其在廢氣的流動(dòng)方向上一個(gè)接一個(gè)地定位，其在各情況中包括處于限定角度的板狀元件和支撐軸線，其中，一個(gè)接一個(gè)定位的設(shè)備的支撐軸線關(guān)于彼此不平行延伸，并且在投影中特別包夾40°與150°之間，優(yōu)選70°與120°之間，最優(yōu)選80°與100°之間的角度。特別是當(dāng)在混合裝置中時(shí)包含板狀元件的多個(gè)設(shè)備從流動(dòng)方向上看是一個(gè)接一個(gè)地定位的時(shí)，則液體可以特別有利且有效地與廢氣流混合。

根據(jù)另一有利的進(jìn)一步的改進(jìn)方案，混合裝置包括定位在該或每個(gè)設(shè)備上游的擋板。特別是當(dāng)混合裝置包括可選的擋板時(shí)，可以進(jìn)一步改善廢氣流與待引入廢氣流中的液體的混合。

優(yōu)選地，在該或每個(gè)設(shè)備的區(qū)域中，其板狀元件和/或擋板攜帶催化活性涂層。這用于改善廢氣后處理。

附圖說明

本發(fā)明優(yōu)選的進(jìn)一步的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求和以下說明中獲得。本發(fā)明的示例性實(shí)施方案通過附圖更詳細(xì)地說明，但不限于此。其中：

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理系統(tǒng)的混合裝置的示意性透視圖。

附圖標(biāo)記清單

1混合裝置

2管道

3a設(shè)備

3b設(shè)備

4a板狀元件

4b板狀元件

5a板狀元件

5b板狀元件

6流動(dòng)方向

7a連接區(qū)域

7b連接區(qū)域

8a棱邊

8b棱邊

9a棱邊

9b棱邊

10a棱邊

10b棱邊

11a棱邊

11b棱邊

12a支撐軸線

12b支撐軸線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)廢氣后處理系統(tǒng)的混合裝置，例如用于發(fā)電廠中的固定式內(nèi)燃機(jī)或用于船上使用的非固定式內(nèi)燃機(jī)。特別是，該混合裝置用在利用重質(zhì)燃油運(yùn)行的船用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上的廢氣后處理系統(tǒng)上。根據(jù)本發(fā)明的混合裝置用于將液體與廢氣流混合，其中，特別是氨如尿素的氨前體物質(zhì)作為液體將與廢氣流混合，以便可有效地還原位于混合裝置下游的廢氣后處理系統(tǒng)的scr催化轉(zhuǎn)化器中廢氣的氮氧化物。

根據(jù)本發(fā)明的用于將液體與廢氣流混合的混合裝置1包括管道2，廢氣或廢氣流在管道2中被引導(dǎo)。在圖1的示例性實(shí)施方案中，廢氣管2在橫截面中具有圓形輪廓。引導(dǎo)廢氣流的廢氣管2也可以具有不同地設(shè)計(jì)輪廓。

在傳導(dǎo)廢氣或廢氣流的管道2中，定位有至少一個(gè)設(shè)備3a,3b，其包括分別處于角度的板狀元件4a,5a和4b,5b。在所示出的示例性實(shí)施方案中，在廢氣或廢氣流的流動(dòng)方向6上看，兩個(gè)這樣的設(shè)備3a,3b在管道2中一個(gè)接一個(gè)地定位，這些設(shè)備3a和3b中的每一個(gè)因此相應(yīng)地包括板狀元件4a和5a以及4b和5b。

在流動(dòng)方向6上流過管道2的廢氣首先沖擊分別在相應(yīng)的設(shè)備3a和3b的區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)的設(shè)備3a和3b的相應(yīng)地板狀元件4a,5a和4b,5b的相應(yīng)連接區(qū)域7a和7b，然后經(jīng)由分別在廢氣流動(dòng)方向上分叉的板狀元件4a,5a和4b,5b從相應(yīng)的連接區(qū)域7a,7b開始傳導(dǎo)。

在所示的本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施方案中，相應(yīng)的設(shè)備3a,3b分別包括兩個(gè)板狀元件4a,5a和4b,5b，其以圓形部段的形式設(shè)計(jì)輪廓，并且各相應(yīng)地具有直棱邊8a,9a和8b,9b，且各相應(yīng)地具有圓弧形棱邊10a,11a和10b,11b。在每個(gè)設(shè)備3a,3b的區(qū)域中，相應(yīng)的板狀元件4a,5a和4b，5b在直棱邊8a,9a和8b,9b的區(qū)域中彼此連接，在形成相應(yīng)的連接區(qū)域7a,7b的情況下，廢氣流因此首先沖擊在相應(yīng)的設(shè)備3a,3b的區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)的設(shè)備比3a,3b的相應(yīng)板狀元件4a,5a和4b,5b的相應(yīng)地相互連接的棱邊8a,9a和8b,9b。在相應(yīng)的設(shè)備3a,3b的區(qū)域中，板狀元件4a,5a和4b,5b可在尺寸上不同和/或不同地設(shè)計(jì)輪廓，和/或具有相對(duì)于管道2的縱向軸線的不同的調(diào)整角度。此外，可以將凹部引入相應(yīng)的設(shè)備3a,3b的板狀元件4a,5a和4b,5b中。

如已經(jīng)解釋的，板狀元件4a,5a和4b,5b在每個(gè)設(shè)備3a,3b的區(qū)域中彼此連接，在形成連接部段或連接區(qū)域7a,7b的情況下，其中，從該連接區(qū)域7a,7b開始，相應(yīng)的板狀元件4a,5a和4b,5b在管道2的流動(dòng)方向上看分別分叉成，使在相應(yīng)的設(shè)備3a,3b區(qū)域中相應(yīng)的板狀元件4a,5a和4b,5b分別包夾40°與60°之間，優(yōu)選60°與120°之間，最優(yōu)選70°與110°之間的角度。

從圖1明顯看出，在所示每個(gè)設(shè)備3a,3b的區(qū)域中，相應(yīng)的板狀元件4a,5a和4b,5b分別連接在共同的支撐軸線12a,12b上，或者經(jīng)由共同的支撐軸線12a,12b連接，或固定至共同的支撐軸線12a,12b，其中相應(yīng)的設(shè)備3a,3b經(jīng)由相應(yīng)的支撐軸線12a,12b緊固到管道2的壁上。這里，相應(yīng)的支撐軸線12a,12b橫向于、優(yōu)選垂直于管道2的縱向軸線。

在相應(yīng)的設(shè)備3a,3b的區(qū)域中，相應(yīng)地板狀元件4a,5a和4b,5b的彼此連接的相應(yīng)地棱邊8a,9a和8b,9b不位于相應(yīng)的支撐軸線12a,12b的縱向中心軸線上，而是棱邊在相應(yīng)的縱向中心軸線的上游平行于縱向中心軸線伸延。

根據(jù)本發(fā)明的有利的進(jìn)一步改進(jìn)方案提供成，混合裝置1的如圖1中所示的至少一個(gè)設(shè)備3a,3b的至少一個(gè)支撐軸線12a,12b分配有計(jì)量設(shè)備。在這種情況下，相應(yīng)的支撐軸線12a,12b于是優(yōu)選實(shí)施成用于引導(dǎo)待與廢氣流混合的液體的管道，其中，計(jì)量設(shè)備然后繼續(xù)配備給相應(yīng)的支撐軸線12a,12b，待與廢氣流混合的液體可經(jīng)由其分別特別注入相應(yīng)的板狀元件4a,5a和4b,5b的相應(yīng)連接區(qū)域7a和7b下游的廢氣中。通過這種方式，可以將待與廢氣混合的液體特別有利地引入廢氣中并與其混合。

如已經(jīng)解釋的，在圖1所示的示例性實(shí)施方案中布置有兩個(gè)設(shè)備3a,3b，其每個(gè)分別包括兩個(gè)板狀元件4a,5a和4b,5b，從在管道2中一個(gè)接一個(gè)的兩個(gè)設(shè)備廢氣的流動(dòng)方向6上看。

應(yīng)指出，也可以在管道2中布置僅一個(gè)或一個(gè)接一個(gè)地布置多于兩個(gè)這樣的設(shè)備。

特別是當(dāng)如圖1中所示，帶有板狀元件4a,5a和4b,5b的多個(gè)設(shè)備3a,3b分別從廢氣的流動(dòng)方向5上看一個(gè)接一個(gè)布置在管道2中，其支撐軸線12a,12b不彼此平行延伸，而是在流動(dòng)方向6的投影中包夾40°與60°之間，優(yōu)選70°與120°之間，最優(yōu)選80°與100°之間的角度α。

在圖1中所示的示例性實(shí)施方案中，在廢氣的流動(dòng)方向6上看在管道2中一個(gè)接一個(gè)定位的兩個(gè)設(shè)備3a,3b相對(duì)于彼此偏移90°，支撐軸線12a,12b因此在投影中相對(duì)于彼此包夾90°的角度。

相應(yīng)的設(shè)備3a,3b的相應(yīng)板狀元件4a,5a和4b,5b，為了優(yōu)化流動(dòng)引導(dǎo)，可以有不同地設(shè)計(jì)輪廓和/或在尺寸上不同和/或具有相對(duì)于管道2的縱向軸不同的調(diào)整角度和/或可以包括凹部，優(yōu)選攜帶含有特別是tio2的催化活性涂層。

通過這種方式，所供應(yīng)的尿素轉(zhuǎn)化成nh3加上co2的催化反應(yīng)已可利用已經(jīng)在相應(yīng)的設(shè)備3a,3b的區(qū)域中的廢氣進(jìn)行，由此，可以改進(jìn)在位于混合裝置1的下游的廢氣后處理設(shè)備的組件中、特別是在scr催化轉(zhuǎn)化器中的隨后的廢氣后處理。

如圖1所示，當(dāng)多個(gè)設(shè)備3a,3b在管道2的流動(dòng)方向看一個(gè)接一個(gè)地布置在管道2中時(shí)，至少一個(gè)支撐軸線12a,12b還用于引導(dǎo)待引入廢氣中的液體，其中，然后設(shè)備中的至少一個(gè)分配有用于將液體引入或注入廢氣流中的對(duì)應(yīng)的計(jì)量設(shè)備。

在圖1的示例性實(shí)施方案中，這可以是在設(shè)備3a區(qū)域中的情況，或者也可以是在設(shè)備3b的區(qū)域中的情況，因?yàn)榭蛇M(jìn)一步將對(duì)應(yīng)的計(jì)量設(shè)備分配給圖1所示的兩個(gè)設(shè)備3a和3b，即其支撐軸線12a,12b，其中，待引入廢氣中的液體然后在兩個(gè)設(shè)備3a,3b的區(qū)域中被注入到廢氣流中，這也可以是在設(shè)備3b區(qū)域中的情況。

供應(yīng)液體也可以經(jīng)由單獨(dú)的管道來實(shí)現(xiàn)，其中液體的排出部離支撐軸線12和/或連接區(qū)域7a,7b的距離和/或擋板下游組件離擋板中心點(diǎn)的的距離遵循以下公式：0.1×cos(α/2)×擋板長度≤距離≤3×cos(α/2)×擋板長度。

混合裝置1可任選地包括未示出的擋板，其位于該或每個(gè)設(shè)備3a,3b的上游。擋板可以具有基于管道2的縱向軸在20°與60°之間，優(yōu)選30°和55°之間，優(yōu)選40°和50°之間的調(diào)整角度。

擋板可以攜帶優(yōu)選含有tio2的催化活性涂層。

根據(jù)本發(fā)明的混合裝置使得液體與廢氣流特別有利的混合成為可能。根據(jù)本發(fā)明的混合裝置1包括分別位于管道2中的至少一個(gè)設(shè)備3a和3b，其包括分別彼此連接的板狀元件4a,5a和4b,5b，在側(cè)視圖中看，板狀元件呈v形地相對(duì)于彼此定位。因此，位于廢氣管道2中的設(shè)備3a,3b還描述為v形板混合設(shè)備3a,3b。

這些設(shè)備3a,3b中的每一個(gè)優(yōu)選地分別包括兩個(gè)板狀元件4a,5a和4b,5b，其在形成連接區(qū)域7a,7b的情況中彼此連接，其中，廢氣流首先沖擊該連接區(qū)域7a,7b并且從該連接區(qū)域7a,7b開始分別經(jīng)由在廢氣的流動(dòng)方向6上分叉的板狀元件4a,5a和4b,5b被引導(dǎo)。在廢氣的流動(dòng)方向上看，液體優(yōu)選地分別在相應(yīng)的設(shè)備3a和3b的連接區(qū)域7a,7b的下游優(yōu)選地經(jīng)由分配于相應(yīng)的v形板混合設(shè)備3a,3b的相應(yīng)支撐軸線12和12b的計(jì)量設(shè)備被相應(yīng)地注入到廢氣中。

混合裝置1具有簡單的結(jié)構(gòu)，其中，v形板混合設(shè)備3a,3b僅產(chǎn)生輕微的壓力損失，但在廢氣流與液體快速混合的情況中提供復(fù)雜的流場(chǎng)。

該或每個(gè)v形板混合設(shè)備3a,3b使引入廢氣中的液體宏觀地輸送到引導(dǎo)廢氣流的管道2的外棱邊中。該或每個(gè)v板混合設(shè)備3a,3b產(chǎn)生穩(wěn)定的回流區(qū)域，由此延長了注入的液體在混合回路中的停留時(shí)間。總的來說，混合回路可相對(duì)較短地來實(shí)施，其中，盡管如此仍確保液體與廢氣流的良好混合。